【linux】文件I/O

文件的基本原理

当进程每打开一个文件，内核会为其返回一个文件描述符fd，是一个非负int整数，之后对文件的操作需要以fd作为主要参数。一般从0算起，上限为1024-1，但可以设定上限值。

每个进程默认会打开三个文件，其文件描述符分别为STDIN_FILENO STDOUT_FILENO STDERR_FILENO，即0 1 2，分别表示标准输入、标准输出、标准错误。

文件描述符不仅能表示普通文件，还能表示设备文件、目录、socket等等。

打开文件

open()系统调用

int open(const char *name, int flags, mode_t mode);

将路径name所指定的文件映射至一个文件描述符并返回，flags可取O_RDONLY O_WRONLY O_RDWR，只读、只写、读写。文件位置会设置到开头。

flags上述三种打开文件的方式还可以与以下常用参数进行按位逻辑或。

flags	描述
`O_APPEND`	附加模式打开
`O_CREAT`	如果文件不存在，则创建，如果存在则需要同时指定O_EXCL将会调用失败
`O_EXCL`	如果指定O_CREAT且文件存在，则此标志会导致调用失败
`O_DIRECT`	打开文件以便进行直接I/O
`O_NOFOLLOW`	如果name是一个符号链接，则会调用失败，但如果目录是符号链接，文件不是，也会打开成功
`O_NONBLOCK`	以非阻挡模式打开文件，即进程在open时或者其它操作时都不会阻挡正在进行的I/O，此行为只能用于定义FIFO

只要不是在创建文件，则mode可以忽略。

在创建文件时需要设定文件使用权限，也是按位逻辑或。

mode	描述
`S_IRWXU`	拥有者具有读取、写入和执行的权限
`S_IRUSR`	拥有者具有读取的权限
`S_IWUSR`	拥有者具有写入的权限
`S_IXUSR`	拥有者具有执行权限
`S_IRWXG`	组具有读取、写入和执行权限
`S_IRGRP`	组读取
`S_IWGRP`	组写入
`S_IXGRP`	组执行
`S_IRWXO`	其他人读写执行
`S_IROTH`	其他人读
`S_IWOTH`	其他人写
`S_IXOTH`	其他人执行

int fd = open("/home/test", O_WRONLY | O_APPEND)

creat()系统调用

int creat(const char *name, mode_t mode);

read()系统调用

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t len);

从fd所引用的文件的当前位置读取len个字节到buf，执行成功返回写入buf的字节数目，执行失败返回-1并设定errno。文件位置会前进到fd所读取的字节数目。

如果fd代表的是一个字符设备文件，则每次只会从当前位置读取数据。

read过程会产生的错误

在read过程中会出现以下情况：

返回值等于len，即预期结果。
返回值小于len，但大于0，可能原因时可读取的字节数小于len，或者收到系统中断信号。
返回0，表示EOF，到达了文件末尾。
返回-1，errno=EINTR，在读取前收到中断。
返回-1，error=EAGAIN，表示读取操作被阻挡，因为可供读取的数据尚未出现，稍后应该再次进行调用，此情况只发生在非阻塞模式中。
返回值-1，error=EINTR或EAGAIN以外的值，表示更严重的错误。

读取所有字节

ssize_t ret;

while(len != 0 && (ret = read(fd, buf, len)) != 0){
    if(ret == -1){
        if(errno == EINTR) continue;
        perror("read");
        break;
    }
    len -= ret;
    buf +=ret;
}
/*
程序循环会从fd的当前文件位置读取len个字节到buf。它会继续读完len个字节或直接抵达EOF。

如果所读取的字节数目大于0，但小于len，则len的值会减去已读取的字节数目，
buf的值会加上已读取的字节数目，并且再次调用；
如果返回-1，errno=EINTR，则不需要更新参数就可以再次进行此调用；
如果返回-1，errno设定为其他值，则会调用perror()说明相关错误，终止循环。
*/